玻璃

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玻璃可以造成不同的形狀和顏色。這是以玻璃製成的藝術品。
玻璃和ITO玻璃的吸收光谱

玻璃是一種透明,不透氣,並具一定硬度的物料。玻璃在日常环境中呈化学惰性,亦不會與生物起作用。玻璃一般不溶于酸(例外:氢氟酸与玻璃反应生成SiF4,从而导致玻璃的腐蚀);但輕微溶于强碱,例如氫氧化銫

广义的玻璃定义为:熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。根据这个定义,用熔融法以外的其他方法,如真空蒸发、放射线照射、凝胶加热等方法制作的非晶态物质不能称为玻璃。还有组成上不同于无机物质的非晶态金属和非晶态高分子材料也不能称为玻璃。然而,广义的玻璃定义根据制成的材料状态及性质等方法对玻璃进行科学的分类,若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质,那么,不管其组成如何,都可以称之为玻璃。

玻璃是一種無定形體。熔解的玻璃迅速冷卻(過冷),各分子因沒有足夠時間形成晶體而形成玻璃。

玻璃在中國古代亦稱琉璃,日語漢字以硝子代表。

成份[编辑]

玻璃的主要成分石英

普通玻璃的成分主要是二氧化矽(SiO2,即石英的主要成分)。而純硅土熔點為攝氏2000度,因此製造玻璃時一般會加入碳酸钠(Na2CO3,即蘇打)與碳酸鉀(Potash,K2CO3钾碱),這樣硅土熔點將降至攝氏1000度左右。但是碳酸钠會使玻璃溶於中,因此通常還要加入適量的氧化钙(CaO)使玻璃不溶於水。

可見光透明是玻璃最大的特點,一般的玻璃因為製造時加進了碳酸钠,所以對波長短於400nm紫外線並不透明。如果要讓紫外線穿透,玻璃必須以純正的二氧化硅製造,這種玻璃成本較高,一般被稱為石英玻璃。純玻璃對紅外線亦是透明的,可以造成數公里長,作通訊用途的玻璃纖維

常見的玻璃通常亦會加入其他成份。 例如看起來十分閃爍曜眼的水晶玻璃(Lead glass,又稱鉛玻璃)是在玻璃內加入,令玻璃的折射係數增加,產生更為眩目的折射。 至於派熱克斯玻璃(Pyrex),則是加入了,以改變玻璃的熱及電性質。 加入亦可增加折射指數。 製造光學鏡頭的玻璃則是加入氧化物來大幅增加折射指數。 倘若要玻璃吸收紅外線則可以加入鐵,放映機內便有這種隔熱的玻璃。 玻璃加入則會吸收紫外線。

在玻璃中加入各種金屬和金屬氧化物亦可以改變玻璃的顏色。 例如 少量可以改變玻璃內因鐵造成的淡綠色,多一點錳則可以造成淡紫色的玻璃。亦有類似的效果。 少量可以造成藍色的玻璃。 的氧化物及氧化物可造成不透明的白色玻璃,這種玻璃好像是白色的陶瓷。 銅的氧化物會造成青綠色的玻璃。以金屬銅則會造成深紅色、不透明的玻璃,看起來好像是紅寶石可以造成藍色、深紫色、甚至是黑色的玻璃。 則可以造成棕黃色。微量的(約0.001%)造成的玻璃是非常鮮明,像是紅寶石的顏色。 (0.1%至2%)造成的玻璃是螢火黃或綠色。 化合物可以造成橙色至黃色的玻璃。改變玻璃的溫度亦會改變這些化合物造成的顏色,但當中的化學原理相當複雜,至今仍然未被完全明解。

有時在火山溶岩中會出現天然的玻璃,稱黑曜石火山玻璃。黑曜石可以用來造成簡單的尖刀。

歷史[编辑]

人類自石器時代相信已使用天然的火山玻璃。公元前二千年左右,古埃及已有記載使用玻璃作器皿。西元前200年,巴比倫發明了玻璃吹管製玻璃的方法,接著這個方法傳入羅馬,歐洲在公元一世紀左右羅馬的波特蘭瓶即是玻璃浮雕作品。到了十一世紀德國發明製造平面玻璃的技術。先把玻璃吹成狀,然後造成圓筒型。在玻璃仍熱時切開,然後攤平。這種技術在十三世紀威尼斯得到了進一步改良。十四世紀歐洲的玻璃製造中心是威尼斯,很多以玻璃造成的餐具、器皿等都是由威尼斯製作。日後歐洲很多玻璃工匠都是師承威尼斯。1827年發明的玻璃壓印機器,開展了大規模生產廉價玻璃器具的道路。

玻璃上有時會以酸或其他腐蝕物料刻上藝術圖案。傳統的造法是在吹或鑄玻璃的時候由工匠刻作。後來在1920年發明了可以在模具上加上雕刻的辦法,亦可以使用不同顏色的玻璃,於是在1930年以後,大量生產的廉價玻璃器具逐漸出現。

中國西周時亦已開始製造玻璃。在西周時期的古墓中曾發現玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前,中國人多以琉璃稱以火燒成,玻璃質透明物。宋朝時則開始稱之為玻璃。到明清時,習慣以琉璃稱呼低溫燒成,不透明的陶瓷。很多當時的「琉璃」嚴格上來說,並不屬於現代所說的「玻璃」。

中國古典作品中亦有提及「玻璃」一詞,明朝吴承恩著《西遊記》第一百回(徑回東土 五聖成真)中寫道:“沙悟淨,汝本是捲簾大將。先因蟠桃會上打碎玻璃盞,貶汝下界,汝落於流沙河,傷生吃人造孽。”

主要產地[编辑]

成型方法(平板玻璃)[编辑]

引上法平板玻璃[编辑]

平拉法平板玻璃[编辑]

浮法玻璃[编辑]

浮法玻璃厚度均匀、上下表面平整平行,同时具有劳动生产率高及利于管理等优势,浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。

玻璃種類[编辑]

浮法玻璃[编辑]

強化玻璃[编辑]

大部份強化玻璃都用在傢具上,以免打碎

夾層玻璃[编辑]

调光玻璃[编辑]

機場用的调光玻璃

调光玻璃也叫电控液晶玻璃。当关闭电源时,玻璃里液晶分子会呈现不规则散布状态,使光线无法射入;通电后,里面的液晶分子呈现整齐排列,光线可以自由穿透,此时电控液晶玻璃呈现透明状态。由于制造成本居高不下,目前大多应用于高档场所及各类隐私保护领域,少部份頂級轎車,如MaybachLexus使用調光玻璃做為天窗

自洁玻璃[编辑]

主要應用在建築物和汽車上。玻璃外層會塗上約50納米厚的氧化物,在紫外光下會催化玻璃上的有機物分解。這可以把分解的有機物沖走且不留水跡,達到自潔效果。

镭射玻璃[编辑]

也称「全息玻璃」或「激光玻璃」,這種玻璃是把激光全息图样与玻璃相结合。這是应用于家居设计。

夜光玻璃[编辑]

夜光玻璃可在夜里產生独特的荧光效果。在夜晚可起到指引方向或充当光源的作用。這用于室内设计。

單向玻璃[编辑]

只讓其中一方的光線能穿透的玻璃。

参考文献[编辑]

参见[编辑]